4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 Diseño de dos programas de riego para en el cultivo protegido de tomate cv Aegean
Con los dos programas de riego diseñados y aplicados en condiciones de producción de tomate cv. Aegean en cultivo protegido, se obtuvieron CE en la solución lixiviada superiores a la CE de la solución nutritiva entregada mediante el fertirriego. En correspondencia con lo planteado por Alarcón (2000) e Imas (2002) los nutrientes suministrados pueden garantizar el crecimiento y desarrollo del cultivo ya que valores inferiores serían indicativos de una mayor necesidad de aporte de nutrientes mediante el fertirriego.
No obstante, aunque se empleó la misma solución nutritiva con el esquema de fertilización propuesto por Moreno (2007), se constató que la evolución de la conductividad eléctrica de la solución lixiviada (CEslr) y de la fracción de lavado (FLr),
fueron diferentes en el ciclo del cultivo con los dos programas de riego. El pH se mantuvo entre 5,6 y 6,2 adecuado para el cultivo (Antúnez y Felmer, 2017).
20 30 40 50 60 70 80 90 100 14 16 18 20 22 24 26 28 30 H um ed ad re la tiv a m ed ia (% ) T em pe ra tu ra m ed ia (º C ) Meses
En el programa 1, basado en el programa tradicional de riego que considera la demanda hídrica orientativa sugerida por Moreno (2007) en el manual de “Procedimientos para el manejo de nutrición y el control de las casas de cultivo”, en Cuba, el tiempo de riego tuvo aumentos progresivos hasta 70 minutos al final del ciclo. A partir de los 120 ddt se dividió en dos turnos de riego (Figura 9). Se observó que con un intervalo de riegos cada tres días la CE de la solución lixiviada del suelo (CEslr) que
se recoge en el lisímetro, también se incrementó con el tiempo con ajuste a una función
polinómica (R2=0,72). De forma similar, Hernández et al. (2014) también refirieron
aumentos en la CE de la solución de suelo con el avance de las fases fenológicas en el cultivo protegido de tomate cv. HA 3019 de crecimiento determinado. Estos autores emplearon un sistema de riego por goteo y un esquema de fertilización para época de invierno muy similar al utilizado en este trabajo.
Figura 9.Evolución de la conductividad eléctrica en el cultivo de Solanum lycopersicum L. cv. Aegean en cultivo protegido con el programa de riego 1. CER: conductividad eléctrica en el riegómetro (CEsnr, conductividad eléctrica de la solución nutritiva), CEL: conductividad eléctrica en el lisímetro (CEslr, conductividad eléctrica real de la solución lixiviada). Las flechas indican inicio, número y tiempo de riego.
El programa de riego que se aplica en un cultivo determina el volumen y la frecuencia de riego basado en criterios técnicos relacionados con la demanda de agua del cultivo
(Allen et al., 1998; FAO 2006; Dorais et al., 2016). En el programa de riego 2,
atendiendo a la estimación de la demanda de agua por la evapotranspiración (Etc) calculada con la evapotranspiración de referencia (Eto) (Solano et al., 2003) y el coeficiente de cultivo (Kc) (Zamora et al., 2004), los tiempos de riego no superaron los 40 minutos en total y los turnos de riego variaron de dos a cuatro con frecuencia diaria estimada con una FL del 20% y una eficiencia del 96% (Figura 10). La Etc estimada osciló entre 1,31 y 2,10 mm/día y la demanda de agua entre 1,7 y 2,7 L/planta/día. Con
este programa la CEslrse mantuvo en valores más bajos que en el programa 1, sin
tendencia al aumento (R2=0,36) y con una ligera disminución al final del ciclo. Además,
posibilitó una menor fluctuación de los valores de CE en la solución lixiviada.
Generalmente se asume que en las casas de cultivo la demanda neta de agua es equivalente a la Etc ya que la influencia de las precipitaciones es despreciable y el suelo se mantiene cercano a la capacidad de campo por la frecuencia de riego (FAO, 2013; Dorais et al., 2016). Por otra parte, diferentes autores han comprobado que la Etc es entre 40 y 60% menos dentro de las casas de cultivo que en cultivos abiertos debido a una menor incidencia de la radiación solar, menor influencia del viento y son menores las pérdidas de agua por evaporación en el suelo (León y Cun, 2001; Moller y Assuline, 2007; Fernándezet al., 2010; FAO,2013). En el programa 2 la Etc estimada con valores de Eto y Kc tomados de la literatura científica (Solano et al., 2003; Zamora
et al., 2014) se redujo arbitrariamente al 50% y con ello se estimó la demanda neta y real de agua. Aunque este programa de riego con tiempos menores, fraccionados en turnos de 10 minutos y mayor frecuencia de aplicación posibilitó una evolución más estable de la CE de la solución lixiviada, el acercamiento a valores reales de Etc con variables medidas in situ permitiría incrementar más la eficiencia del uso de agua y los fertilizantes mediante el manejo del riego. Para optimizar el manejo del riego en tomate, es conveniente realizar una programación del riego basada en la mejor estimación que se tenga disponible de la Etc (Antúnez y Felmer, 2017).
Figura 10. Evolución de la conductividad eléctrica y la fracción de lavado en el cultivo de Solanum lycopersicum L. cv. Aegean en cultivo protegido con el programa de riego 2. CER: conductividad eléctrica en el riegómetro (CEsn, conductividad eléctrica de la solución nutritiva), CEL: conductividad eléctrica en el lisímetro (CEslr, conductividad eléctrica real de la solución lixiviada). Las flechas indican inicio, número y tiempo de riego.
Un análisis por fase fenológica demostró que excepto en la fase final (inicio de cosecha a cosecha completa) con los dos programas se obtuvieron CE máximas por encima de la CE estimada de la solución lixiviada (CEsle) (Tabla 4). Incluso, en la fase inicial
(trasplante a emisión del primer racimo) los valores mínimos superaron a los estimados. Estos resultados indicaron que aún quedan reservas para optimizar el fertirriego lo cual dependerá del mejor conocimiento del contenido de nutrientes en el suelo, de la demanda de asimilación de nutrientes por la planta en cada fase fenológica, de los cultivares empleados y de las mediciones de las variables climáticas dentro de la casa de cultivo que permitan estimar la Etc real (Allen et al., 1998; FAO, 2006;Doraiset al.,
Tabla 4. Conductividad eléctrica en la solución lixiviada, por fases fenológicas, registradas en el cultivo protegido deSolanum lycopersicum L. cv. Aegean con dos programas de riego.
Fase CEsn CEsle
CEslrmín-máx
Programa 1 Programa 2
Trasplante a emisión 1rer racimo (I) 0,69 0,83 1,18 - 1,40 1,91 - 2,11 Emisión 1rer racimo floral al cuaje del 3ro (II) 1,20 1,44 1,20 - 2,10 1,93 - 2,16 Cuaje 3rer racimo a inicio cosecha (III) 2,02 2,42 1,92 - 3,17 1,90 - 2,80 Inicio de cosecha a cosecha completa (IV) 3,02 3,62 2,12 - 3,12 1,87 - 2,90 CEsn: Conductividad eléctrica de la solución nutritiva (aporte de fertilizantes y agua de riego). CEsle: Conductividad eléctrica de la solución lixiviada máxima estimada
(CEsle=(1+FL)/FL)(CEsn/5).CEslrmín-máx: valores de conductividad eléctrica reales mínimos
y máximos de la solución lixiviada obtenidos con la aplicación de cada programa de riego.
De igual forma, los programas de riego evaluados incidieron en que se observaran diferencias en la CE de la solución lixiviada (CEslr) con respecto al valor umbral de CE
referido para el cultivo (2,5 dS/m) (Maas y Hoffman, 1977; Ayers y Westcot, 1994) en
las fases desde el desarrollo de los frutos hasta la cosecha. En el programa 1 el número de evaluaciones en las cuales se superó el valor de 2,5 dS/m fue superior al programa 2 (Tabla 5).
Este resultado pudo estar influenciado por el intervalo de riego que en este programa fue cada tres días y en el programa 2 el riego fue diario. Se ha descrito que cuando se realizan riegos frecuentes la evaporación disminuye, contrario a lo que sucede con intervalos de riego mayores donde la disminución del contenido hídrico del suelo lleva consigo un aumento en la concentración de sales en la zona radical (Van Hoorn y Alphan, 2006; FAO, 2013). Por estas razones y atendiendo a los resultados del monitoreo de la conductividad eléctrica (CEslr) y la fracción de lavado real (FLr) fue necesario en varias ocasiones aumentar el riego para disminuir la CE en el suelo que alcanzó picos en diferentes momentos del ciclo (Figura 9). Mediante la modificación de la cantidad de agua que drena debajo de la zona radical de la planta (FL) se puede
ajustar el balance iónico entre la solución nutritiva que se aplica y la solución de suelo (Qiu et al., 2017).
Tabla 5. Conductividad eléctrica en la solución lixiviada (CEslr) superiores al umbral establecido para el cultivo (2,5 dS/m) obtenidos en el cultivo protegido de Solanum lycopersicum L. cv. Aegean con dos programas de riego.
Fase del cultivo
Evaluaciones CEslr >2,5 dS/m
Programa 1 Programa 2
No. Mín - Máx No. Mín - Máx Cuaje 3rer racimo a inicio cosecha (Fase III) 5 2,54 – 3,17 2 2,51 – 2,80 Inicio de cosecha a cosecha completa (Fase IV) 15 2,54 – 3,12 4 2,52 – 2,90
Total 20 6
Los resultados anteriores se corroboraron en el análisis de frecuencia de los valores de CE con cada programa de riego (Figura 11).
Tanto en el riegómetro como en el lisímetro la CE en el programa 1 varió desde valores bajos con alta frecuencia hasta por encima del umbral (2,5 dS/m) (Maas y Hoffman,
1977; Ayers y Westcot, 1994) con frecuencias que duplicaron las obtenidas en el
programa 2. En este último se concentraron los valores entre 2,0 y 2,5 dS/m, óptimos para el cultivo de tomate (Lara-Herrera, 1999; Casanovaet al.,2007). Por ello, no hubo que recurrir a variaciones en el manejo del riego para corregir desviaciones como se hizo en el programa 1.
Los resultados en la CE en el riegómetro indicaron la necesidad de profundizar en futuras investigaciones en las posibles causas de las variaciones observadas en el programa 1 con respecto al programa 2. Estas podrían esclarecer si están asociadas al funcionamiento del sistema de riego bajo el programa establecido, definir los factores que intervienen y su influencia en el resto de las variables evaluadas.
Figura 11.Análisis de frecuencia de la conductividad eléctrica en riegómetro y lisímetro durante un ciclo de cultivo deSolanum lycopersicum L. cv. Aegean con dos programas de riego (P-1 y P-2). CER: conductividad eléctrica en el riegómetro (CEsnr, conductividad eléctrica real de la solución nutritiva), CEL: conductividad eléctrica en el lisímetro (CEslr, conductividad eléctrica real de la solución lixiviada).
El análisis de los datos con estadística descriptiva mostró menores valores de desviación típica y varianza en el programa 2 que evidenciaron mayor estabilidad en el suministro de nutrientes a las plantas mediante el fertirriego (Tabla 6). Al respecto, se ha comprobado que la disponibilidad de agua y nutrientes en el suelo son los dos factores más importantes que favorecen el crecimiento y desarrollo del tomate en casas de cultivo (Wang et al., 2018).
Tabla 6. Resultados del análisis mediante estadística descriptiva de los valores de conductividad eléctrica en la solución nutritiva y en la solución lixiviada del suelo en el cultivo protegido deSolanum lycopersicum L. cv. Aegean con dos programas de riego.
Estadísticos
Programa 1 Programa 2
CER CEL CER CEL
Media 1,78 2,25 1,34 2,21 Error típ. de la media 0,09 0,08 0,03 0,03 Mediana 2,04 2,34 1,38 2,16 Moda 1,21a 1,20a 1,21a 2,21 Desviación típica 0,63 0,59 0,22 0,24 Varianza 0,40 0,35 0,05 0,06 Rango 2,14 1,99 1,03 1,03 Mínimo 0,40 1,18 0,87 1,87 Máximo 2,54 3,17 1,90 2,90
CER: conductividad eléctrica en el riegómetro (CEsn, conductividad eléctrica de la solución nutritiva), CEL: conductividad eléctrica en el lisímetro (CEslr, conductividad eléctrica real de la
solución lixiviada). aSe presenta la moda de menor valor
Fracción de lavado
Con el programa de riego 1 se observaron variaciones de la fracción de lavado en todo el ciclo de cultivo con picos extremos (Figura 12). Estos resultados estuvieron en correspondencia con las variaciones de CE y el manejo del riego que fue necesario hacer para disminuir los valores por encima del umbral de CE del cultivo (2,5 dS/m). Sin embargo, los riegos diarios con el tiempo de riego fraccionado en varios turnos en el programa 2 permitieron una estabilidad en la fracción de lavado (Figura 12). Se ha considerado que esta es una variable que depende de diferentes factores que intervienen en el balance de agua del cultivo (entre los que se mencionan el manejo
del riego, la calidad del agua, el clima, el suelo, la evapotranspiración) y de la sensibilidad del cultivo a la salinidad (Letey et al., 2011).
Figura 12. Evolución de la fracción de lavado en un ciclo de cultivo protegido de Solanum lycopersicum L. cv. Aegean con dos programas de riego (P-1 y P-2).
En esta variable también se encontró en el programa 1 mayor número de evaluaciones con valores por encima del fijado (20,0%) (Tabla 7) hasta un máximo de 50% (Figura 12).
En este ensayo tanto los tiempos prolongados de riego en la fase reproductiva (60-70 min con mayor volumen de agua en dos turnos de riego) con intervalos de tres días en el programa 1 como la modificación de la FL en base al monitoreo de la CE (se alcanzaron máximos por encima de 3,0 dS/m) pudieron haber conducido a FL superiores al 20% fijado y a un lixiviado excesivo de los nutrientes suministrados para el crecimiento de las plantas en la solución nutritiva. Según Ayers y Westcot (1994), es
necesario tomar decisiones en el manejo del riego para ajustarlo y aumentar o disminuir la FL en aras de estar cerca de la tolerancia del cultivo a la salinidad. Sin embargo, cuando el riego es superior a la evapotranspiración se producen pérdidas de agua y nutrientes (FAO, 2006; Dorais et al., 2016). Para evitar valores de CE de la solución lixiviada por encima de 1,5 CE del agua de riego (dS/m) y en el caso del fertirriego de la solución nutritiva que se suministra a las plantas, de forma general se recomienda trabajar con una FL del 15-20% (Sonneved y Urrestarazu, 2010; Mendoza, 2013, FAO, 2013). No obstante, para aproximar mejor los valores de FL a las condiciones locales de producción, cubrir la demanda de agua y prevenir una acumulación excesiva de sales en el suelo que afectan el crecimiento de las plantas, sería necesario estimar los requerimientos de lavado (Ayers y Westcot, 1994;Corwinet al., 2004; FAO, 2006; Van Hoorn y Alphan, 2006; FAO, 2013) lo cual no es una práctica muy habitual. El requerimiento de lavado es la fracción de lavado mínima que se debe alcanzar para que se laven las sales del suelo y mantener la salinidad por debajo de un umbral que no afecte el rendimiento del cultivo (Van Hoorn y Alphan, 2006). Se estima según la CE del agua de riego y la tolerancia del cultivo. En este caso en lugar del agua de riego debe incluirse la CE de la solución nutritiva que se aplica en el fertirriego. Debe tenerse en cuanta que el requerimiento de lavado no considera la distribución de sales en la zona radical. Ésta variará con la frecuencia del riego, la dosis aplicada y la calidad del agua. La distribución espacial y temporal de sales será también función de la disminución del contenido hídrico entreriegos (Leteyet al., 2011).De esta forma, se podrían precisar mejor las variables para el manejo del riego en el ciclo
del cultivo, cubrir su demanda de agua y nutrientes en cada fase fenológica, mantener
Tabla 7. Valores de fracción de lavado superiores al fijado (20%) obtenidos en el cultivo protegido deSolanum lycopersicum L. cv. Aegean con dos programas de riego.
Fase del cultivo
Evaluaciones FLr >20%
Programa 1 Programa 2
No. Mín - Máx No. Mín - Máx
Trasplante a emisión 1rer racimo (I) 0 - 1 21 - 21 Emisión 1rer racimo floral al cuaje del 3ro (II) 2 21 - 21 3 21 - 21
Cuaje 3rer racimo a inicio cosecha (III) 8 23 - 42 3 21 - 23
Inicio de cosecha a cosecha completa (IV) 15 21 - 50 2 21 - 21
Total 25 9
El monitoreo de los valores de CE y de la FL posibilitaron el manejo del riego por goteo en dos programas de riego diseñados para el cultivo protegido de tomate. Esta práctica agrícola permite no solo prevenir la posible salinidad del suelo que ha sido uno de sus propósitos más difundidos y empleados (Van Hoorn y Alphan, 2006; FAO, 2013), sino también manejar el riego y la nutrición de las plantas a través del fertirriego. El monitoreo del volumen, pH, CE y concentración de nutrientes en la solución lixiviada permite determinar si se están aplicando los fertilizantes y el agua en exceso o con deficiencia (Mollinedo y Tapia, 2008; Hernández et al., 2014) y por lo tanto corregir el fertirriego. En este sentido, con el programa 2 se logró mantener un suministro de solución nutritiva con CE baja pero constante en la zona radical de las plantas, mientras que el programa 1 ocasionó fluctuaciones frecuentes tanto de la CE como de la FL. El objetivo del uso de lisímetros es determinar cuantitativamente el volumen de solución lixiviada y usar esos datos como retroalimentación en el manejo del riego (Voogt et al.
2011). En este estudio aunque no se empleó un lisímetro clásico (Richie 1968, Stanhill 1986), la forma en que se construyó permitió monitorear tanto la FL como la CE. La
medición de la CE es sencilla y rápida con un equipo portátil. Puede ser realizada por los propios operarios del fertirriego que tienen una herramienta de trabajo como vía de control adicional del funcionamiento del sistema automatizado. Se reconoce que el estrés osmótico necesita tiempo para que se observen las afectaciones en las plantas (Qiuet al., 2017). Por ello, con los resultados se pueden definir acciones a tiempo para corregir las desviaciones de los valores previstos, evitar daños a las plantas y finalmente, su repercusión negativa en el rendimiento del cultivo. Combinada con otras prácticas para determinar la humedad del suelo como por ejemplo el uso de sensores o tensiómetros (Voogt, 2011; Hernández et al., 2014; Lv et al., 2018) y el registro de las variables climáticas dentro de las casas de cultivo para estimar la evapotranspiración de referencia, permitiría optimizar más el manejo del riego.
4.2 Efecto del programa riego sobre el crecimiento, desarrollo y rendimiento